Fishing for electrons
Maren Schechter
"Denn wenn man nicht zunächst über die Quantentheorie entsetzt ist, kann man sie doch unmöglich verstanden haben."
- Niels Bohr
Auflösung
Wie wir feststellen konnten, liegt es nur an der Farbe bzw. an der Wellenlänge des Lichts, ob die Elektronen aus dem See befreit werden und bis wohin sie fliegen. Die Intensität verändert lediglich, wie viele Elektronen aus dem Material befreit werden, wenn das der Fall ist. Das liegt daran, dass es von der Energie der Photonen abhängig ist, ob Elektronen befreit werden oder nicht. Man kann sich das als mechanischen Stoß von einem Photon mit einem Elektron vorstellen, bei dem das Photon seine ganze Energie auf das Elektron überträgt und diese somit aus dem Material löst. Das passiert nur, wenn die Photonenenergie größer ist als die Austrittsarbeit des Materials. Mit den Formeln
und
kann die Energie der Photonen verschiedener Farben bzw. Wellenlängen berechnet werden. Für die einzelnen Farben ergibt sich somit:
| Farbe | Wellenlänge | Energie |
|---|---|---|
| Lila | 400 nm | 3,10 eV |
| Blau | 500 nm | 2,48 eV |
| Gelb | 600 nm | 2,07 eV |
| Rot | 700 nm | 1,77 eV |
Um Elektronen aus Cäsium zu befreien, braucht man eine Energie von 1,94 eV.
Somit ergibt sich, dass die Energie der Photonen von rotem Licht nicht hoch genug ist, um Elektronen aus Cäsium zu befreien. Dafür darf die Wellenlänge höchstens 639 nm sein. Da die Intensität ein Maß für die Menge der Photonen ist, die das Cäsium beschießen, hängt nur davon die Menge der ausgelösten Elektronen ab.
Quellen:
- Seite „Austrittsarbeit“. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie, Bearbeitungsstand: 29. Juni 2021 (Abgerufen: 30. Januar 2022).
- Tipler, Paul A: Physik für Studierende der Naturwissenschaften und Technik. 8. Auflage. Springer-Verlag. Berlin 2008.
